ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Экспериментальные методы исследования напряжений из "История науки о сопротивлении материалов " Современные исследования в области сопротивления материалов потребовали оснащения экспериментальной техники и новыми приемами измерения, и новыми измерительными приборами. [c.458] В свою очередь эти обстоятельства позволили широко раздвинуть рамки наших знаний о распределении напряжений в инженерных конструкциях. Развитие экспериментальных методов анализа напряжений стимулировалось разнообразными мотивами. Прежде всего, большую роль здесь сыграло то обстоятельство, что теоретические формулы сопротивления материалов и теории упругости выводились в предположении, что материалы однородны, идеально упруги и следуют закону Гука. В действительности же технические материалы иногда весьма далеко отступают от совершенной однородности и идеальной упругости, в связи с чем проверка формул, выведенных для идеализированных материалов, приобретает большое практическое значение. Лишь в простейших случаях теория способна дать полное решение задачи о распределении напряжений. Большей же частью инженерам приходится довольствоваться приближенными решениями, точность которых нуждается в проверке непосредственными испытаниями. Основное требование, предъявляемое в настоящее время к инженерному проекту,—это наивысшая возможная экономия в весе материала, что может быть достигнуто повышением допускаемых напряжений и снижением коэффициентов запаса. Но то и другое можно признать безопасным лишь в том случае, если проектирующий инженер располагает точными данными о свойствах материалов и строгой методикой исследования напряжений. Обязательной предпосылкой такого исследования является детальное знание условий службы сооружения, в особенности всего, что касается характера воздействия на него внешних сил. Действующие на сооружение силы известны часто лишь приблизительно, так что для пополнения наших знаний в этой области приходится обращаться к исследованию напряжений в существующих сооружениях в условиях их эксплуатации. Из всех этих соображений явствует то значение, которое приобретают ныне успехи экспериментального исследования напряжений ). [c.459] Оптический метод исследования напряжений в поляризованном свете, начало которому положил Максвелл (см. стр. 325), нашел широкое применение в XX веке. Менаже использовал его для проверки теории Фламана о распределении напряжений около точки приложения сосредоточенной силы ). Он воспользовался им также и в решении практической задачи исследования напряжений в арочном мосту ). Поляризационно-оптический метод позволяет установить разность между двумя главными напряжениями. Менаже показал, что сумму двух главных напряжений в исследуемой точке можно найти, если измерить в ней изменение толщины пластинки-модели. Эта идея была использована Кокером, сконструировавшим специальный поперечный тензометр для измерения этих изменений толщины. Он ввел также применение целлулоида, благодаря чему приготовление моделей для поляризационно-оптических испытаний было значительно упрощено. Труды Кокера ) содействовали широкой популяризации метода. Немало молодых научных работников-специалистов по фотоупругости приобрело свой первоначальный опыт в этой области как раз на практической работе в лаборатории Кокера при университетском колледже в Лондоне. [c.460] В последнее время было сделано несколько попыток разработать методику поляризационно-оптического исследования в применении к трехмерным напряженным состояниям, используя способ замораживания напряжений в пространственной объемной модели. Явление это впервые было замечено Максвеллом. Тем не менее, техника решения пространственных задач этим методом до сих пор продолжает оставаться в зачаточной стадии ). [c.461] Измеряя изменения кривизны всякий раз после того, как мы сострагиваем, один за другим, каждый новый слой материала,, мы получаем все данные, чтобы из уравнений (а) и (Ь) вычислить интересующие нас начальные остаточные напряження. Описанный метод можно усовершенствовать, применив для отделения тонких слоев материала вместо механической обработки химический процесс. Такой способ стравливания слоев был разработан Н. Н. Давиденковым ). Он нашел применение при исследовании остаточных напряжений также и в холоднотянутых трубах. [c.463] Серьезное значение остаточные напряжения приобретают в сварных конструкциях. Они появляются здесь обычно в результате воздействия высоких местных температур, сопутствующих процессу сварки, и последующего охлаждения. Величина таких напряжений в сварных конструкциях из листовой стали устанавливается с помощью розеточных тензометров ), позволяющих измерять деформацию в плоскости листа в трех направлениях. По данным этих измерений можно вычислить величины и направления главных деформаций и соответствующие главные напряжения. Для определения имеющихся в листовом материале остаточных напряжений подобные измерения необходимо произвести дважды сначала до вырезывания небольшого участка площади из листа и вторично после такого вырезывания. Разности между двумя отсчетами определят деформации, вызванные вырезыванием участка, а по ним устанавливаются и величины остаточных напряжений. [c.464] Методы экспериментального исследования напряжений продолжают развиваться в различных направлениях, и мы вправе ожидать дальнейших успехов в этой области, а следовательно, и дальнейшего углубления наших знаний в сопротивлении материалов. На протяжении длительного времени в нашей науке преобладали аналитические методы. Они засвидетельствовали свою плодотворность, но вместе с тем обнаружили во многих случаях и недостаточность для полного решения ряда технических задач. Широкое внедрение эксперимента внесло свежую жизнь в исследовательскую работу в области сопротивления материалов. [c.464] Вернуться к основной статье